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《太原科技大学》 2014年
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花键冷敲精密成形数值模拟研究

贾燕龙  
【摘要】:花键冷敲精密成形技术作为一种新型的无切削加工技术,利用具有特定齿形的滚打轮对工件进行高速敲击和挤压,使工件表层金属产生局部塑性变形后实现花键整体成形。与传统的花键加工方法相比,该工艺具有生产率高、节能节材、成形零件精度高和机械性能好等优点,是目前加工高精度、高强度、高性能花键轴类零件的先进制造技术,被广泛应用于汽车、航空航天、船舶制造、国防工业等众多工业领域,具有广阔的发展前景。 本文通过对花键冷敲成形原理及特点的研究,分析了应变率效应、惯性效应、应力波传播效应以及绝热效应对花键冷敲成形的影响。研究并确定了适用于花键冷敲成形的动态屈服准则和动态本构关系。计算了花键齿槽形成条件以及采用间歇分度时工件的旋转速度,为数值模拟研究以及实际生产提供了理论依据。 根据花键冷敲工艺的成形特点以及影响因素,采用ABAQUS软件,利用动态显式有限元法,通过对几何模型简化、材料模型建立、滚打轮和工件运动控制、接触边界条件定义、场输出设定、网格划分等关键问题的解决,建立了渐开线花键间歇分度冷敲成形完整过程的三维有限元模型。通过数值模拟,揭示了花键冷敲成形过程中应力、应变的分布与变化规律以及滚打力、能量的变化规律,并从能量的角度验证了所建立模型的可靠性,研究结果为进一步研究花键冷敲成形的变形机制打下了基础。基于可靠的有限元模型,通过大量的数值模拟,系统地研究了滚打轮旋转速度、工件轴向进给速度以及摩擦系数对花键冷敲成形过程中滚打力大小、应变分布以及金属轴向流动的影响规律,研究结果为花键冷敲成形在实际生产中工艺参数的选取和优化提供了指导。
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TH131.4;TH16

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【参考文献】
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